Благодаря развитию радиоэлектроники, вычислительной техники, в радиолокационной метеорологии сформировалось направление, связанное с разработкой методов и средств дистанционного измерения вертикального профиля ветра в атмосфере путем определения доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от метеорологических неоднородностей. В статье дается краткий обзор применения радиолокаторов параметров ветра (профайлеров), которые работают в дециметровом диапазоне длин волн (400-1700 МГц), поскольку именно в этом диапазоне наиболее полно определяются параметры ветра в условиях абсолютно ясного неба. Рассматривается распространение профайлеров по странам и континентам, приводятся их основные технические характеристики, а также описывается современное состояние в Российской Федерации.
Идентификаторы и классификаторы
В настоящее время, благодаря развитию радиоэлектроники, вычислительной техники, в радиолокационной метеорологии сформировалось направление, связанное с разработкой методов и средств дистанционного измерения вертикального профиля ветра в атмосфере путем определения доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от метеорологических неоднородностей. Основным техническим средством этого направления являются специализированные радиолокаторы параметров ветра (РПВ), в зарубежной литературе часто называемые профайлерами или профилографами (профилометрами, профилировщиками — зависит от перевода) ветра [1].
Список литературы
1. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения. Пер. с англ. под ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. А. А. Черникова. Л.: Гидрометеоиздат; 1988. 512 с.
2. White A. B., Ralph F. M., Jordan J. R., King C. W., Gottas D. J., Neiman P. J., et al. Expanding the NOAA Profiler Network: Technology evaluation and new applications for the coastal environment. Proceedings, Seventh Conference on Coastal Atmospheric and Oceanic Prediction and Processes. 10-13 September 2007, San Diego, CA. 26 p.
3. Wakley T., Turp M. Operational Networking of Wind Profilers in Europe (EUMETNET Programme - WINPROF). TECO-2008 - WMO Technical Conference on Meteorological and Environmental Instruments and Methods of Observation. 27-29 November 2008, St. Petersburg, Russian Federation. 6 p.
4. Liu B., Guo J., Gong W., Shi L., Zhang Y., Ma Y. Characteristics and performance of wind profiles as observed by the radar wind profiler network of China. Atmospheric Measurement Techniques. 2020;13(8): 4589-4600. EDN: VHXUKU
5. Park S.-G., Lee D.-K. Retrieval of high-resolution wind fields over the southern Korean Peninsula using the Doppler weather radar network. Weather and forecasting. 2009; 24(1):87-103.
6. Experience of the Japan meteorological agency with the operation of wind profilers. Report No. 110. Geneva: World Meteorological Organization; 2012. 49 p.
7. Ishihara M., Kato Y., Abo T., Kobayashi K., Izumikawa Y. Characteristics and performance of the operational wind profiler network of the Japan Meteorological Agency. Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II. 2006;84(6):1085-1096.
8. Wang M. Z., Lu H., Ming H., Zhang, J. Vertical structure of summer clear-sky atmospheric boundary layer over the hinterland and southern margin of Taklamakan Desert. Meteorological Applications. 2016;23(3):438-447.
9. Кащеев Б. Л., Прошкин Е. Г., Лагутин М. Ф. (ред.) Дистанционные методы и средства исследования процессов в атмосфере Земли. Харьков: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники; Бизнес Информ; 2002. 426 с.
10. Воробьев П. В., Кирпотин А. Н. Бутько В. А., Ровкин М. Е., Болдырев А. П., Борисов Э. Б. и др. Макет когерентной РЛС для исследования атмосферы и поверхности моря на частоте 150 МГц. Новосибирск: ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН; 1994. 16 с. (Препринт ИЯФ 94-58).
11. Воробьев П. В., Кирпотин А. Н., Бутько В. А., Ровкин М. Е., Болдырев А. П., Борисов Э. Б. и др. Радиолокационные отражения от турбулентной тропосферы на частоте 150 МГц. Новосибирск: ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН; 1994. 17 с. (Препринт ИЯФ 94-59).
12. Стерлядкин В. В., Ермилов Д. В., Калмыков В. М., Куликовский К. В. Измерение скорости ветра над сушей доплеровским профилографом с рабочим диапазоном 35 ГГц. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021;57(2):245-258. EDN: HHPGLK
13. Стерлядкин В. В., Куликовский К. В., Калмыков В. М., Ермилов Д. В. Радиолокационные отражения от ясного неба в миллиметровом диапазоне длин волн. Российский технологический журнал. 2018;6(6):28-40. EDN: YZDVNJ
14. Стерлядкин В. В., Кононов М. А. Расчет потенциала и оценка возможностей ветровой метеорологической РЛС миллиметрового диапазона длин волн. Научный вестник МГТУ ГА. Серия: Радиофизика и радиотехника. 2010;(158):52-59. EDN: NUJSGN
15. Букрин И. В., Гусев А. В., Кудинов С. И., Иванов В. Э., Плохих О. В., Шабунин С. Н. Применение аэрологического радиолокатора для определения профиля ветра в приземной атмосфере. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(1):32-48. EDN: XPTRXN
16. Букрин И. В., Гусев А. В., Кудинов С. И., Иванов В. Э., Плохих О. В.; ФГАОУ ВО “Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина”. Радиолокатор измерения параметров ветра. Патент RU 2811547 C1. Заявл. 30.06.2023; Опубл. 15.01.2024. Бюл. № 2.
17. Букрин И. В., Плохих О. В., Иванов В. Э. Разработка и результаты испытаний радиолокатора параметров ветра диапазона 1680 МГц. Инфокоммуникационные и радиоэлектронные технологии. 2023;6(2):177-186. EDN: WOHKJY
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье проведен обзор 50 докладов, связанных с развитием электронной и радиоэлектронной промышленности, которые обсуждались на 33-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Конференция состоялась в сентябре 2023 г. в городе Севастополь. В обзор включены доклады по научным направлениям журнала, представленные учеными университетов, НИИ и предприятий трех стран: Беларуси, Вьетнама и России. Анализируется исследования, связанные с обеспечением технологического прорыва в радиоэлектронной промышленности, развитие современных инфокоммуникационных технологий в гражданской, военной и космической отраслях.
В статье рассмотрены проблемы загрязнения окружающей среды и требования к приборам и системам измерения запыленности. Показано, что среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является охрана воздушного бассейна. Пыль относится к одному из самых распространенных видов промышленных отходов. На здоровье людей влияет не только вид пыли, размер частиц и минералогический состав, но и продолжительность ее воздействия. Поэтому от приборов и систем для контроля атмосферных загрязнений требуется высокая чувствительность. Проблема загрязнения окружающей среды может быть решена только с помощью автоматических, непрерывно действующих анализаторов. Целесообразно разрабатывать и внедрять портативные пороговые сигнализаторы, обладающие значительно меньшей стоимостью, чем стоимость автоматических средств контроля и измерения. В статье приводится описание принципа работы оптоэлектронного устройства контроля степени запыленности в помещениях джиннирования хлопка, которое позволяет одновременно измерять показатель ослабления (экстинкции) и рассеяния света одной и той же проходящей массы аэрозоля. Выполнен расчет удельных коэффициентов поглощения и рассеивания в цехах джиннирования хлопкоочистительных заводов. Приведены экспериментальные кривые отношения коэффициентов поглощения и ослабления в зависимости от пребывания аэрозоли в оптоэлектронном устройстве. Показаны способы снижения погрешности измерения.
Проблема определения размеров, занимаемых радиолокационным изображением (РЛИ) пространственно-распределенной цели (ПРЦ) на двумерной растровой картинке наблюдаемого участка земной (водной) поверхности, формируемой космическим радиолокатором с синтезированной апертурой, актуальна в самых различных задачах космического мониторинга. В данной работе названная проблема решается применительно к определению размеров РЛИ надводных кораблей на фоне отражений от морской поверхности. В качестве моделей РЛИ используются как феноменологические, так и реальные, основанные на базе SSDD. Принятие решения о размерах НК производится как классическими (параметрическими и непараметрическими) алгоритмами, так и алгоритмами, основанными на машинном обучении с использованием искусственных нейронных сетей. Приведены результаты сравнительного анализа названных алгоритмов.
Проблема синтеза и анализа алгоритмов обработки радиолокационных изображений пространственно-распределенных целей, полученных средствами космического мониторинга, была и остается одной из наиболее значимых как с теоретических, так и практических позиций для обеспечения безопасности мореплавания, контроля за незаконной добычей рыбы, мониторинга и управления кризисными ситуациями, такими как естественные бедствия, миграционные потоки и другие. Одним из наиболее распространенных приложений названной проблемы является распознавание надводных кораблей, которому и посвящен данный обзор, выполненный по иностранным источникам. В связи с этим предлагаемый обзор, содержащий достаточно подробный анализ современных методов решения названной задачи, предложенных широким кругом авторов в последние десятилетия, будет полезен создателям и исследователям средств космического наблюдения за состоянием морской поверхности.
Особенностью ультракоротких волн является тот факт, что на их распространение оказывают влияние погодные условия. Метеорологические неоднородности атмосферы вызывают искривление (рефракцию) траектории луча УКВ. Измерения метеопараметров на h1 = 2 и h2 = 10 м проводились с использованием атмосферно-почвенного измерительного комплекса, установленного в прибрежной зоне Больших Еравнинских озер Республики Бурятия на Лесостепном мерзлотно-экологическом стационаре «Еравнинский». Установлено, что в нижнем десятиметровом слое тропосферы наблюдается сильная суточная изменчивость градиента рефракции и разброс значений градиента рефракции составляет от -0,820 до +0,307 N-единиц. Обнаружено, что в летнее время в данной местности наблюдаются метеорологические условия, благоприятствующие появлению сверхрефракции.
Издательство
- Издательство
- УрФУ
- Регион
- Россия, Екатеринбург
- Почтовый адрес
- 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
- Юр. адрес
- 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
- ФИО
- Кокшаров Виктор Анатольевич (Ректор)
- E-mail адрес
- rector@urfu.ru
- Контактный телефон
- +7 (343) 3754507
- Сайт
- https://urfu.ru/ru